基于FPGA的FC交换机设计与验证

为了满足现代航空电子系统大规模数据传输的要求,带宽高且延时低的FC技术(Fibre Channel)逐渐取代传统1553总线,成为新一代航电系统的数据总线。FC交换机是以光纤作为主要传输介质,完成FC网络系统中各节点的信息交换功能的设备。文中设计使用Xilinx公司的FPGA逻辑电路开发套件,根据FC协议设计FC-1层和FC-2层以完成普通帧和ASM帧的转发,参照Round_Robin算法实现交换机转发调度,分析研究Xilinx PCIE硬核模块,实现具有PCIE主机接口的FC光纤交换机。方案给出了关键模块的结构图和设计思想,实现的功能经过仿真,达到了设计要求。     

基于均衡线程组的试飞FC总线多科目处理技术

航空总线光纤通道(FC)正逐渐取代传统的1553B,成为新一代航电系统的构架协议;FC总线具有数据量大等特点,同时试飞工程师需处理的消息数也越来越多,对FC总线多科目数据处理提出了更高的要求;针对飞行试验多科目总线数据处理的特点,提出了一种基于均衡线程组的试飞航电总线多科目数据处理方法,打破了飞行试验传统航电总线多科目处理模式,提高了试飞航电总线多科目处理效率,最后在某试验机飞行试验中进行了应用,试验表明其处理效率是传统飞行试验航电总线处理技术的40倍,解决了海量试验FC航电总线数据多科目处理难题,满足了现代飞行试验FC多科目高效处理需求。     

FC-AE-FCLP网络建模与仿真研究

光纤通道轻量协议(Fibre Channel Lightweight Protocol,FC-AE-FCLP)是光纤通道航空电子环境的5种高层协议之一。为研究FC-AE-FCLP网络性能,在研究光纤通道轻量协议的基础上,提出其在OPNET Modeler中的建模方法。采用网络层次化方法构建了节点模型、进程模型和网络模型,并对航电系统交换型拓扑结构进行了仿真。通过网络性能仿真分析得出该网络传输大数据块时具有延迟抖动小、吞吐量高的优点,因此FC-AE-FCLP网络特别适合航电系统大块数据的传输。     

一种面向FC-AE-ASM网络的数据监控存储方案设计

文章通过分析FC协议及其帧组织结构,结合现有航电FC网络应用的特点,设计实现了一种面向航电FC网络ASM消息和ELS帧的监控和存储方案.针对消息实时监控和灵活配置的需求,设计了逻辑硬件和配置软件相融合的数据监控策略;针对监控数据高效利用、便于分析等方面的需求,设计了包含自定义监控帧头的帧压缩按序连续存储策略,为FC网络系统数据监控提供了解决方案.     

航电系统网络管理协议的研究与设计

机载网络是航电系统的数据传输通道,承担着整个航电系统数据交互的重要任务,对其进行高效的管理可保证网络正确运行,保障航电系统正常工作。基于SNMP的原理和机载网络的特点,设计了适应机载网络的航电系统网络管理协议,并应用于FC网络,验证结果表明该协议达到了预期目标。     

一种带网关的FC网络交换机设计

随着综合化模块化航电系统的发展,机载系统的功能日益复杂。目前航电系统多以交换式的FC网络为主网络,结合其它多种总线共同组成通信网络系统。针对航电系统中各种总线数据与主干网络之间的数据交互问题,文章设计了一种FC网络交换机,该交换机具有FC网络数据交换功能,同时具备FC网络与1553B总线、其它串行总线数据之间数据转换功能。该设计有效地解决了高速FC网络与低速1553B及其它串行总线之间数据转换、及传输速率不匹配的问题,提高了系统集成度,为飞机航电系统的网络交换模块设计提供了参考意义。     

新型战机综合航电系统及其高速光互连技术

以美国几项综合航电系统计划为例,介绍了战斗机综合化航电系统的发展历程及其采用的互连技术,对国内外战机的航电系统进行了比较,分析了未来航电系统对高速互连网络的要求,介绍了光纤通道(FC)标准及其在未来战机航电系统高速互连方向的应用,得出了光纤通道能满足新型战机航电系统互连要求的结沦.     

一种PCI接口的AFDX网络监控卡设计与实现

航空电子全双工交换以太网(AFDX)[1]是为航电信息系统之间进行数据通信而专门制定的协议标准,具有确定性、双余度和可靠性等优点,已成功应用于新一代航电网络。分析ARINC 664 Part7规范、通信架构、网络拓扑和工作模式等关键技术特点,提出一种适合AFDX网络PCI接口卡的设计与实现,可满足针对物理端口或者VL在10/100Mbps速度下的监控要求。     

基于IMA平台的机载虚通道通信技术研究

针对综合化航电对机载网络通信提出的新要求,通过研究ASAAC中关于软件和通信的相关技术,按照机载应用的使用需求,设计并实现了一种虚通道通信技术,将网络介质、传输协议、操作系统等与应用任务解耦,在满足实时性和安全性的同时,提高了通信的透明性,为系统管理和应用任务提供了统一的通信平台,并基于FC网络进行了测试与验证。在某飞机的航电系统中得到了应用,功能和性能指标满足系统设计需求。     

航电FC交换网络可靠性建模与仿真研究

针对典型航电FC交换网络的架构,综合考虑了节点、交换机整体故障和各个端口独立故障对网络可靠性的影响差异以及多种余度数量的分析需求,建立了节点、交换机和链路故障模型、端口-端口网络故障模型以及节点-节点网络故障模型,提供了一种基于矩阵的直观建模思路;给出了基于仿真的故障样本生成方法和网络可靠性计算方法,并结合案例对航电FC交换网络的可靠性进行了定量分析,以上模型和方法可为航电FC交换网络的可靠性设计提供理论数据支持。     

光纤通道交换式网络的虚拟通道分配策略

 为了满足光纤通道(Fibre Channel,FC)交换式网络不断增长的带宽需求,光纤通道协议提出了虚拟通道(Virtual Channel,VC)架构,通过逻辑上的通信通道对整网流量进行合理分配.本文将VC机制由"点到点"扩展为"端到端",并结合网络演算(Network Calculus)理论和信誉量漏桶机制,在强实时条件约束下,提出虚拟通道的分配策略,以减小整网业务流量的端到端延迟时间为优化目标,解决了VC架构的三项技术难题:每种VC数目的确定、每个VC的信誉量(Credit)如何保证、以及每条VC的路径选择.计算机仿真结果表明,随着网络负载强度的不断加大,扩展的VC分配策略具有适应能力,增强了在FC交换式网络中应用VC架构的有效性.     

未来航电系统FC互连的拓扑结构研究

简述了航空电子系统互连的发展和光纤通道技术的基本特点;介绍了FC的3种基本拓扑结构：点到点、仲裁环和交换网络;研究了未来航空电子系统互连的关键协议——光纤通道(FC)的拓扑结构。     

光纤通道交换机MAC帧处理的设计与实现

介绍了1Gb/s速率8×8光纤通道交换机的体系结构,并详细论述了光纤通道交换机帧处理流程和基于FPGA的帧处理的设计与实现。经过时序仿真,验证了帧处理设计的正确性。该设计与实现对完成光纤通道交换机的研制具有典型意义。     

基于Nandflash阵列的高速存储技术

介绍了传统高速存储的实现方式,分析了用Nandflash实现海量存储的优点,实现了基于Nandflash阵列的实时高速存储模块。存储模块采用光纤FC作为数据输入端,在FPGA控制下实时存储到Nandflash阵列中,并将存储的数据通过CPCIE总线下传给其他模块作实时或事后分析、判读、处理、回放。实验结果表明,基于Nandflash的存储阵列,存储速度可达到900MB/s以上,满足高分辨率高帧频CCD相机及SAR成像存储需求。     

基于光纤通道的网关模块设计与实现

介绍了机载实时容错分布式计算机系统原理样机中网关模块的系统结构和通信机制,讨论了网关模块中光纤通道接口的容错结构,以及由其构成四余度光纤通道仲裁环网的方法。     

基于VxWorks的FC-IP驱动程序的实现

基于PCI接口的光纤通道主机适配器的工作原理,阐述了该适配器提供的邮箱命令和队列两种软件编程接口工作机制,在此基础上,分析了IP协议在光纤通道上的实现方法,最后在嵌入式VxWorks环境下开发了FC-IP驱动程序,并给出通信性能测试结果。为光纤通道的嵌入式系统中的应用奠定了基础。     

FC物理层一致性测试技术研究

随着机载FC网络产品越来越丰富以及串行互连的数据速率的日渐提高,对FC物理层测试方法进行研究越来越重要,本文通过分析研究FC网络物理层特征信号的意义及其测试方法,设计了一套FC网络接口物理层一致性测试方法,通过测试验证表明该方法简单有效,满足物理层一致性测试相关需求。     

光纤通道拓扑结构冗余方法研究

对于采用光纤通道(FC)互连的航空电子系统,在FC3种基本拓扑结构的基础上,分别给出了FC组合拓扑结构和由多个FC交换机组成的FC交换式网络的通信模型。针对航空电子系统的分布式网络模型,给出了基于任务的可靠性分析方法。根据航空电子系统容错功能和提高可靠性的需要,提出了FC的3种基本冗余结构:双环结构、双交换机结构和交换机仲裁环冗余结构,专门针对FC交换式网络提出了两种冗余结构:基本路径冗余和全网络冗余,专门针对FC组合拓扑结构提出了桥端口冗余结构;通过基于任务的可靠性分析,对各种容错拓扑结构进行了比较。对FC各种冗余拓扑结构的研究对于航空电子系统设计阶段的容错设计和冗余结构设计都将起到一定作用。     

机载光纤通道数据采集系统研究与设计

随着光纤通道设备在机载环境应用的普及,对光纤通道数据的采集和分析越来越重要,为满足机载设备测试试飞需求,本文研究机载光纤通道数据采集系统关键技术,并设计用于机载环境的光纤通道数据采集系统,通过试验测试验证满足应用要求.     

基于RocketIO接口的高速互连应用研究与实现

在此立足于嵌入式应用的背景,在理解RapidIO协议和Fibre Channel协议的基础上,通过对嵌入在FPGA内的RoeketIO高速串行收发器工作原理的研究,结合某信号处理接口模块的实际应用,在系统内实现RapidIO接口功能,在系统间实现FibreChannle接口功能,总结出基于RocketIO接口的高速信号完整性设计的应用特点,并进行简单的链路传输特性的测试,为高速互连系统的设计与研究提供了可靠的技术支撑。